Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
Для гомогенной смеси, или для ненасыщенного воздуха, характерно не только то, что в отдельных процессах количество одного компонента (водяного пара) меняется, но и то, что доля этого компонента в смеси не может быть произвольной. Это одно из основных отличий рассматриваемой смеси от обычной смеси идеального газа.
Согласно основным законам термодинамики, для определения состояния двухкомпонентной смеси необходимо знать три независимых термодинамических параметра - давление, температуру и состав смеси. Это значит, что графический анализ процессов, характеризующий изменения состояния двухкомпонентной смеси, можно провести только в трехмерной системе координат.
4.2. Параметры влажного воздуха
Естественной единицей массы влажного воздуха является 1 кг влажного воздуха. В этом случае описание его состава должно производиться с помощью массовой концентрации
^ _ тъл т-ь л + тс. в
где тт - масса влаги во влажном воздухе; тс в - масса сухого воздуха.
Однако применение массовой концентрации имеет определённые практические недостатки. Обычно масса сухого воздуха при изменениях состояния влажного воздуха остаётся постоянной, тогда как масса влаги, вследствие конденсации или испарения, изменяется.
76 ******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
Поэтому для описания состава влажного воздуха рекомендуется все удельные параметры относить к 1 кг сухого воздуха и использовать
d = ^-, (4.1)
тс.ъ
т. е. отношение массы влаги к массе сухого воздуха, называемое влагосодержанием. Единица указанной величины - килограмм влаги на килограмм сухого воздуха.
Таким образом, состояние влажного воздуха определяется тремя параметрами: температурой, общим давлением и влагосодержанием.
Общее давление р влажного воздуха, согласно закону Дальтона, определяется суммой парциальных давлений сухого воздуха рс в и водяного пара рп в газовой фазе
Р = Рс.в+Рп-
Масса влажного воздуха твп в объёмом Vbji в, с учётом (4.1),
твл.в - тс.в + твл.в = тс.в O + cO- (4.2)
Плотность влажного воздуха
_ ТИВЛ.В _ Шс.в ТИвЛ _ _ /1 , J\ (Л
Рвл.в - --- -- Рс.В + Рвл - Pc.B(1 + • (4-3)
V вл.в V вл.в
Из (4.3) следует
^ _ Рвл.в ~ Рс.В _ Рвл Рс.В Рс.в'
Удельный объём Vbjib принято определять, относя объём влажного воздуха Vbji b к массе сухого воздуха тс в,
Увл.в— ~~
Wc.B Рвл.в
Эта величина отличается от удельного объёма v, отнесённого к общей массе влажного воздуха,
у = ^ вл.в _ Увл.в
/Ис.в + ^вл O + fiO
77 ************************* 4. Влажный воздух *************************
Откуда
Если состав влажного воздуха задан массовыми долями - сухого воздуха
тс. в
- влаги
S С.в
О =JrM-
овл
Wb л .в
то с учётом (4.2) будем иметь
1 d
&с.в 1 , j ' ?вл
l + d вл 1 + d
Соотношение между массовыми и объёмными долями, согласно (1.15) и (4.3), имеет вид
Рс.в г с.в Рвл r^nd
_ с.в _ У с .в _ "вл _
бс.в — rC .B I1J5 ® вл _ '"вл
Рвл.в ^d
В силу аддитивности энтальпии, энтропии и эксергии их удельные значения, отнесённые к 1кг сухого воздуха, определяются по формулам
Лвл.в = Лс.в + dhm; (4.4)
Явл.в = Яс.в + <&вл ' (4-5)
евл.в = ес.в + deBn • (4.6)
Формулы (4.1) -е- (4.6) справедливы для любого состояния влажного воздуха.
Для влажного воздуха используют и ряд других специальных величин, широко применяемых в метрологии, кондиционировании воздуха, холодильной и криогенной технике, процессах сушки: относительную влажность, степень насыщения, абсолютную влажность, температуру точки росы.
Под относительной влажностью воздуха <р понимают отношение парциального давления водяного пара в воздухе рп к парциальному давлению насыщенного водяного пара рн при той же температуре, т. е.
Ф = ^. (4.7)
P H
78 ******************* 4.2. Параметры влажного воздуха *******************
Степень насыщения влажного воздуха - это отношение влагоеодержания рассматриваемого воздуха d к влагосодержанию насыщенного воздуха dH при той же температуре, т. е.
Абсолютная влажность воздуха - масса влаги, содержащейся в 1 м3 влажного воздуха. По определению эта величина численно равна плотности влаги рвл.
Под температурой точки росы tp обычно подразумевают
такую температуру, при которой из изобарно охлаждаемого ненасыщенного воздуха при неизменном влагосодержании начинает выпадать влага, т. е. воздух становится насыщенным. Это определение является неполным, так как не учитывает возможное состояние воздуха в области тумана. Поэтому под температурой точки росы ?р будем понимать такую температуру влажного воздуха, при
которой в изобарном процессе и при постоянном влагосодержании он становится насыщенным.
JSf Пример
Пример 4.1. Влажный воздух массой тъп в = 3,2 кг содержит влагу массой твл = 0,1 кг. Определить массовую концентрацию влагосодержание d, массу сухого воздуха тс в, плотность влажного воздуха Pwi b и его удельные объёмы Vajl в и v. Плотность сухого воздуха рс в =1,128 кг/м3. Массовая концентрация
d
(4.8)
? = ЛШ- = ^L = 0,03125 кг влаги/кг вл.в.
